Поверхнево-активні речовини
1. Поверхнево-активні речовини (ПАР) — хімічні сполуки, які, концентруючись на поверхні розділу термодинамічних фаз, викликають зниження поверхневого натягу.
2. Супутні поверхнево-активні речовини (зі - ПАР) — хімічні сполуки, які володіють властивістю ПАР, але призначені для підтримки, посилення, активації і тд. властивостей основного ПАР. Наприклад, підвищення розчинності малорозчинних компонентів, підтримання пенообразующей здібності.
Основною кількісною характеристикою ПАР є поверхнева активність[1] — здатність речовини знижувати поверхневий натяг на межі розділу фаз — це похідна поверхневого натягу по концентрації ПАР при прагненні до нуля. Однак, ПАР має межа розчинності (так звану критичну концентрацію міцелоутворення, або ККМ), з досягненням якого при додаванні ПАР в розчин концентрація на межі розділу фаз залишається постійною, але в той же час відбувається самоорганізація молекул ПАР в об'ємному розчині (мицеллообразование або агрегація). В результаті такої агрегації утворюються так звані міцели. Відмітною ознакою міцелоутворення служить помутніння розчину ПАР. Водні розчини ПАР, при мицеллообразовании також набувають голубуватий відтінок (драглистий відтінок) за рахунок заломлення світла міцели.
Методи визначення ККМ:
Метод поверхневого натягу
Метод вимірювання крайового кута (кута змочування) з тб. або рідкої поверхнею (Contact angle)
Метод обертової краплі (Spindrop/Spinning drop)
Класифікація ПАР
Іоногенні ПАР
Катіонні ПАР
Аніонні ПАР
Амфотерні ПАР
Неіоногенні ПАР
Алкилполиглюкозиды
Алкилполиэтоксилаты
Області застосування
Миючі засоби. Основне застосування ПАВ — в якості активного компонента миючих і чистячих засобів (у тому числі, що застосовуються для дезактивації), мила, для догляду за приміщеннями, посудом, одягом, речами, автомобілями та ін. У 2007 році в Росії було вироблено понад 1 млн тонн синтетичних миючих засобів, головним чином — пральних порошків. В даний час найпоширенішим ПАР в синтетичних миючих засобах є алкилбензосульфонат. До групи аніонних ПАР також належать алкансульфонат (SAS), алкилсульфат (FAS) і летючий алкилсульфат (FAES). FAS може бути отриманий із рослинної сировини, наприклад рапсового масла, або олії кокоса. В катіонних ПАР гідрофільна група представлена позитивно зарядженою, азотосодержащей групою. В якості негативно зарядженого противаги виступає іон хлору, або метилсульфат. Ці ПАР особливо активно використовуються в синтетичних засобах для "щадного прання, так як грають роль мастила. Неіоногенні ПАР не створюють іони у водних розчинах і, отже, володіють важливими перевагами: вони абсолютно несприйнятливі до жорсткості води, демонструють високу ефективність навіть при низьких концентраціях і низьких температурах прання, не утворюють багато піни і перешкоджають потемніння білизни. Сапонін, отриманий з мильнянки або пральних горішків (Waschnussen) належить до неіоногенним ПАР. Іншим прикладом неіоногенної ПАР є цукровий алкилполиглюкозид (APG), що видобувається з поновлюваної сировини: кукурудзи, цукрового очерету і кокосового горіха. APG є біологічно розкладаним і має відмінну сумісність з шкірою. Саме ці ПАР використовуються в натуральних пральних порошках
Наука. ПАР широко застосовуються в дослідженнях, наприклад, у біології для руйнування клітинних мембран в цілях виділення компонентів клітин (білки, хроматин, РНК) для безпосереднього їх аналізу (вестерн-блот, кількісна ПЛР) або використання в інших експериментах (иммунопреципитация: білкових комплексів (Co-IP), хроматину (ChIP)[en], РНК (RIP) та інші).
Косметика. Основне використання ПАР у косметиці — шампуні, де вміст ПАР може досягати десятків відсотків від загального обсягу. Також ПАР використовуються в невеликих кількостях в зубній пасті, лосьйонах, тоніках та інших продуктах.
Текстильна промисловість. ПАР використовуються в основному для зняття статичної електрики на волокнах синтетичної тканини.
Шкіряна промисловість. Захист шкіряних виробів злипання.
Лакофарбова промисловість. ПАР використовуються для зниження поверхневого натягу, що забезпечує легке проникнення барвистого матеріалу в маленькі заглиблення на оброблюваної поверхні і їх заповнення з витісненням при цьому звідти іншої речовини (наприклад, води).
Паперова промисловість. ПАР використовуються для поділу чорнила і вареної целюлози при переробці використаного паперу. Молекули ПАР адсорбуються на пігментних чорнилах чорнила. Пігмент стає гідрофобним. Далі повітря пропускається через розчин пігменту та целюлози. Бульбашки повітря адсорбуються на гідрофобної частини ПАР і частинки пігменту чорнила спливають на поверхню. См. флотація.
Металургія. Емульсії ПАР використовуються для змащування прокатних станів. Знижують тертя. Витримують високі температури, при яких згорає масло.
Захист рослин. ПАР широко використовуються в агрономії і сільському господарстві для утворення емульсій. Використовуються для підвищення ефективності транспортування поживних компонентів до рослин через мембранні стінки.
Харчова промисловість. ПАР у вигляді емульгаторів (наприклад, лецитину[джерело не вказано 2472 дні]) додають для поліпшення смакових якостей морозива, шоколаду, збитих вершків, соусів, печива та інших страв.
Нафтовидобуток. ПАР застосовуються для гідрофобізації привибійної зони пласта (ПЗП) з метою збільшення нафтовіддачі.
Будівництво. ПАР[джерело не вказано 2472 дня], звані пластифікаторами, додають до цементно-піщаних сумішей і бетонів для зменшення їх водопотребности при збереженні рухливості. Це збільшує кінцеву міцність (марку) затверділого матеріалу, його щільність, морозостійкість, водонепроникність.
Медицина. Катіонні і аніонні ПАВ застосовують у хірургії в якості антисептиків. Наприклад, четвертинні амонієві сполуки приблизно в 300 разів ефективніше фенолу по згубної дії відносно мікроорганізмів. Антимікробна дія ПАР зв'язують з їх впливом на проникність клітинних мембран, а також інгібуючу дію на ферментативні системи мікроорганізмів. Неіоногенні ПАР практично не володіють протимікробною дією.
Теплоэнергетика. ПАВ применяются для обработки функциональных поверхностей систем теплоснабжения, а также рабочих поверхностей теплообменного оборудования с целью повышения гидрофобности и увеличения краевого угла смачиваемости, что приводит к ряду положительных эффектов, таких как: многократное снижение скорости протекания коррозионных процессов; уменьшение гидравлического сопротивления; удаление накопившихся отложений с поверхностей оборудования и трубопроводов и предотвращение образования новых отложений.
2. Супутні поверхнево-активні речовини (зі - ПАР) — хімічні сполуки, які володіють властивістю ПАР, але призначені для підтримки, посилення, активації і тд. властивостей основного ПАР. Наприклад, підвищення розчинності малорозчинних компонентів, підтримання пенообразующей здібності.
Основною кількісною характеристикою ПАР є поверхнева активність[1] — здатність речовини знижувати поверхневий натяг на межі розділу фаз — це похідна поверхневого натягу по концентрації ПАР при прагненні до нуля. Однак, ПАР має межа розчинності (так звану критичну концентрацію міцелоутворення, або ККМ), з досягненням якого при додаванні ПАР в розчин концентрація на межі розділу фаз залишається постійною, але в той же час відбувається самоорганізація молекул ПАР в об'ємному розчині (мицеллообразование або агрегація). В результаті такої агрегації утворюються так звані міцели. Відмітною ознакою міцелоутворення служить помутніння розчину ПАР. Водні розчини ПАР, при мицеллообразовании також набувають голубуватий відтінок (драглистий відтінок) за рахунок заломлення світла міцели.
Методи визначення ККМ:
Метод поверхневого натягу
Метод вимірювання крайового кута (кута змочування) з тб. або рідкої поверхнею (Contact angle)
Метод обертової краплі (Spindrop/Spinning drop)
Класифікація ПАР
Іоногенні ПАР
Катіонні ПАР
Аніонні ПАР
Амфотерні ПАР
Неіоногенні ПАР
Алкилполиглюкозиды
Алкилполиэтоксилаты
Області застосування
Миючі засоби. Основне застосування ПАВ — в якості активного компонента миючих і чистячих засобів (у тому числі, що застосовуються для дезактивації), мила, для догляду за приміщеннями, посудом, одягом, речами, автомобілями та ін. У 2007 році в Росії було вироблено понад 1 млн тонн синтетичних миючих засобів, головним чином — пральних порошків. В даний час найпоширенішим ПАР в синтетичних миючих засобах є алкилбензосульфонат. До групи аніонних ПАР також належать алкансульфонат (SAS), алкилсульфат (FAS) і летючий алкилсульфат (FAES). FAS може бути отриманий із рослинної сировини, наприклад рапсового масла, або олії кокоса. В катіонних ПАР гідрофільна група представлена позитивно зарядженою, азотосодержащей групою. В якості негативно зарядженого противаги виступає іон хлору, або метилсульфат. Ці ПАР особливо активно використовуються в синтетичних засобах для "щадного прання, так як грають роль мастила. Неіоногенні ПАР не створюють іони у водних розчинах і, отже, володіють важливими перевагами: вони абсолютно несприйнятливі до жорсткості води, демонструють високу ефективність навіть при низьких концентраціях і низьких температурах прання, не утворюють багато піни і перешкоджають потемніння білизни. Сапонін, отриманий з мильнянки або пральних горішків (Waschnussen) належить до неіоногенним ПАР. Іншим прикладом неіоногенної ПАР є цукровий алкилполиглюкозид (APG), що видобувається з поновлюваної сировини: кукурудзи, цукрового очерету і кокосового горіха. APG є біологічно розкладаним і має відмінну сумісність з шкірою. Саме ці ПАР використовуються в натуральних пральних порошках
Наука. ПАР широко застосовуються в дослідженнях, наприклад, у біології для руйнування клітинних мембран в цілях виділення компонентів клітин (білки, хроматин, РНК) для безпосереднього їх аналізу (вестерн-блот, кількісна ПЛР) або використання в інших експериментах (иммунопреципитация: білкових комплексів (Co-IP), хроматину (ChIP)[en], РНК (RIP) та інші).
Косметика. Основне використання ПАР у косметиці — шампуні, де вміст ПАР може досягати десятків відсотків від загального обсягу. Також ПАР використовуються в невеликих кількостях в зубній пасті, лосьйонах, тоніках та інших продуктах.
Текстильна промисловість. ПАР використовуються в основному для зняття статичної електрики на волокнах синтетичної тканини.
Шкіряна промисловість. Захист шкіряних виробів злипання.
Лакофарбова промисловість. ПАР використовуються для зниження поверхневого натягу, що забезпечує легке проникнення барвистого матеріалу в маленькі заглиблення на оброблюваної поверхні і їх заповнення з витісненням при цьому звідти іншої речовини (наприклад, води).
Паперова промисловість. ПАР використовуються для поділу чорнила і вареної целюлози при переробці використаного паперу. Молекули ПАР адсорбуються на пігментних чорнилах чорнила. Пігмент стає гідрофобним. Далі повітря пропускається через розчин пігменту та целюлози. Бульбашки повітря адсорбуються на гідрофобної частини ПАР і частинки пігменту чорнила спливають на поверхню. См. флотація.
Металургія. Емульсії ПАР використовуються для змащування прокатних станів. Знижують тертя. Витримують високі температури, при яких згорає масло.
Захист рослин. ПАР широко використовуються в агрономії і сільському господарстві для утворення емульсій. Використовуються для підвищення ефективності транспортування поживних компонентів до рослин через мембранні стінки.
Харчова промисловість. ПАР у вигляді емульгаторів (наприклад, лецитину[джерело не вказано 2472 дні]) додають для поліпшення смакових якостей морозива, шоколаду, збитих вершків, соусів, печива та інших страв.
Нафтовидобуток. ПАР застосовуються для гідрофобізації привибійної зони пласта (ПЗП) з метою збільшення нафтовіддачі.
Будівництво. ПАР[джерело не вказано 2472 дня], звані пластифікаторами, додають до цементно-піщаних сумішей і бетонів для зменшення їх водопотребности при збереженні рухливості. Це збільшує кінцеву міцність (марку) затверділого матеріалу, його щільність, морозостійкість, водонепроникність.
Медицина. Катіонні і аніонні ПАВ застосовують у хірургії в якості антисептиків. Наприклад, четвертинні амонієві сполуки приблизно в 300 разів ефективніше фенолу по згубної дії відносно мікроорганізмів. Антимікробна дія ПАР зв'язують з їх впливом на проникність клітинних мембран, а також інгібуючу дію на ферментативні системи мікроорганізмів. Неіоногенні ПАР практично не володіють протимікробною дією.
Теплоэнергетика. ПАВ применяются для обработки функциональных поверхностей систем теплоснабжения, а также рабочих поверхностей теплообменного оборудования с целью повышения гидрофобности и увеличения краевого угла смачиваемости, что приводит к ряду положительных эффектов, таких как: многократное снижение скорости протекания коррозионных процессов; уменьшение гидравлического сопротивления; удаление накопившихся отложений с поверхностей оборудования и трубопроводов и предотвращение образования новых отложений.
